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Leben 6. Oktober 2014

Medizin-Nobelpreis

Entdeckung des "inneren GPS".

Der Medizin-Nobelpreis geht in diesem Jahr an John O' Keefe aus den USA sowie an das norwegische Ehepaar May-Britt und Edvard Moser. Die drei Neurowissenschaftler haben das Orientierungssystem im Gehirn entdeckt.

Der US-Forscher John O' Keefe und die beiden norwegischen Wissenschaftler May-Britt Moser und Edvard I. Moser werden in diesem Jahr den Medizin-Nobelpreis erhalten.Sie hätten das Verständnis revolutioniert, wie Gruppen von spezialisierten Hirnzellen zusammenarbeiten, um höhere kognitive Funktionen zu steuern, heißt es in der Begründung des Karolinska-Instituts in Stockholm.

Damit hätten die drei Neurowissenschaftler neue Wege gebahnt, um weitere kognitive Prozesse wie Gedächtnis, Denken und Planung besser zu verstehen und so einen Paradigmenwechsel eingeleitet, so     das Nobelkomitee.

"Orts- und Gitterzellen" bestimmen Position im Raum

Wie erkennen wir, wo wir sind? Wie finden wir unseren Weg von einem Ort zum anderen? Wie speichern wir diese Informationen so, dass wir sie wiederfinden, wenn wenn wir später denselben Weg gehen? Die diesjährigen Nobelpreisträger haben eine Art "inneres GPS" entdeckt, das es ermöglicht, unsere Position im Raum zu bestimmen.

In Jahre 1971 hatte John O'Keefe bei Ratten die erste Komponente dieses Navigationssystems gefunden, indem er mit neurophysiologischen Methoden die Signale einzelner Nervenzellen aufzeichnete.

Ein bestimmter Typ von Nervenzellen im Hippocampus wurde aktiviert, je nachdem an welchem Ort im Raum sich das Tier befand. Er schloss daraus, dass diese "Ortszellen" zahlreiche Landkarten des Raums entwerfen, die dann durch kollektive Aktivität ein Gesamtbild zusammensetzen.

Mehr als drei Jahrzehnte später identifizierten May-Britt Moser und Edvard I. Moser eine andere Schlüsselkomponente des Positionierungssystems: eine Art von Nervenzellen, die sie "Gitterzellen" nannten. Diese erzeugen ein Koordinatensystem und ermöglichen es, den Aufenthaltsort präzise zu bestimmen und den Weg zu finden.

Dazu ließen sie Ratten frei in einem Raum herumlaufen und registrierten dabei ein erstaunliches Aktivitätsmuster im entorhinalen Kortex. Bestimmte Zellen werden aktiviert, wenn das Tier mehrere Orte in einem hexagonalen Gitter ansteuert, und zwar jede dieser Zellen in einem einzigartigen räumlichen Muster.

In Zusammenarbeit mit anderen Zellen des entorhinalen Kortex, die die Richtung des Kopfes und die Grenzen des Raums erkennen, bilden sie Schaltkreise mit den Ortszellen des Hippocampus.

Kognitive Landkarte

Forschungen in den folgenden Jahren zeigten, wie Orts- und Gitterzellen bei der Orientierung zusammenarbeiten. Mit moderner Bildgebung oder bei neurochirurgischen Eingriffen an Patienten ließ sich nachweisen, dass Orts- und Gitterzellen auch beim Menschen existieren.

So sind bei Alzheimer-Patienten Hippocampus und entorhinaler Kortex oft schon in frühen Stadien geschädigt, so dass sie die Orientierung verlieren.

Damit haben die Forscher ein Problem gelöst, das Wissenschaftler und Philosophen seit Jahrhunderten beschäftigt: wie wir uns in einer komplexen Umgebung zurechtfinden.

So hatte der deutsche Philosoph Immanuel Kant vermutet, räumliche Konzepte seien angeborene Fähigkeiten des Menschen ("a priori", also unabhängig von Erfahrungen).

In der Mitte des 20. Jahrhunderts ließ der Verhaltenspsychologe Edward Tolman Ratten durch ein Labyrinth laufen und fand heraus, dass sie lernen können, sich zurechtzufinden.

Er stellte die Hypothese auf, dass ihr Gehirn eine kognitive Landkarte zeichnet, die ihnen erlaubt, den Weg zu finden.

Die feierliche Überreichung des Nobelpreises findet traditionsgemäß am 10. Dezember statt, dem Todestag des Preisstifters Alfred Nobel.

Ärzte Zeitung (Angela Speth), springermedizin.at

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